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JP4348689B2 - Electronically controlled throttle device - Google Patents
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

本発明は車両用のエンジンの吸気系に設置される絞り弁を電子式制御システムによって開閉動作させるものにおいて、電子式制御システムに絞り弁の開閉動作を不可能とする異常や故障が発生したとき、車両の停止または暴走を防止し安全を図る手段を具えた電子制御絞り弁装置に関するものである。   The present invention opens and closes a throttle valve installed in an intake system of an engine for a vehicle by an electronic control system, and when an abnormality or failure has occurred in the electronic control system that makes it impossible to open or close the throttle valve. The present invention relates to an electronically controlled throttle valve device having means for preventing vehicle stoppage or runaway and for safety.

エンジンの制御を高精密に行なうため、絞り弁を運転者のアクセル操作によって機械的に開閉動作させる代わりに、電子式制御システムを用いて電子的に開閉動作させる技術は広く知られており、この制御システムは絞り弁を目標開度位置に開閉動作させるアクチュエータ、アクセル操作量と絞り弁位置とに基いてアクチュエータに所要の駆動信号を送るコントロールユニットを含んでいる。   In order to control the engine with high precision, instead of mechanically opening and closing the throttle valve by the driver's accelerator operation, a technology for opening and closing electronically using an electronic control system is widely known. The control system includes an actuator that opens and closes the throttle valve to a target opening position, and a control unit that sends a required drive signal to the actuator based on the accelerator operation amount and the throttle valve position.

ここで、前記の制御システムに異常や故障を生じたとき、車両が走行不能となったり暴走したりする事態を生じることを避けるため、アクチュエータにステッピングモータを用いたものについて一つの励磁巻線に異常を生じたとき正常なもう一つの励磁巻線を使用して絞り弁を一定の小開度に保持させること(特許文献1参照)、コントロールユニットについて絞り弁の開度信号記憶部に異常を生じたときアクセル操作量に応じた代替開度信号を算出してアクチュエータに出力すること、或いはコントロールユニットやアクチュエータに異常を生じたとき補助コントロールユニットを用いてアクチュエータを作動させること(特許文献2参照)、が提案されている。   Here, when an abnormality or failure occurs in the control system, in order to avoid a situation where the vehicle becomes unable to run or runs away, a single step winding is used for an actuator that uses a stepping motor. When an abnormality occurs, another normal exciting winding is used to hold the throttle valve at a constant small opening (see Patent Document 1), and the control unit has an abnormality in the opening signal storage unit of the throttle valve. When it occurs, an alternative opening signal corresponding to the accelerator operation amount is calculated and output to the actuator, or when an abnormality occurs in the control unit or the actuator, the actuator is operated using the auxiliary control unit (see Patent Document 2) ), Has been proposed.

しかしながら、前者はステッピングモータの二つの励磁巻線の一方に異常を生じたときというきわめて特異な場合における対策手段であり、しかも一定の低速走行に固定されるため事故を回避できない事態を生じるという心配がある。 これに対して、後者は電子制御による開閉動作を継続して任意速度で走行を継続できる利点を有しているが、このものはコントロールユニットに異常を生じたとき或いはアクチュエータに生じた異常が電子制御可能な程度という著しく限定された場合での対応手段である。 従って、絞り弁の電子制御による開閉動作を不能とするコントロールユニットの異常やアクチュエータの故障のいずれを生じたときもこれらに対応できるものではない。更に、例えばアクチュエータの軸受や減速歯車などの機械要素部分が破損したときは絞り弁が破損発生時の開度位置に固定され、開度位置によっては車両を暴走させる心配があるが、前記提案のものでは対応不可能である。
特開平6−213012号公報 特開平6−137206号公報
However, the former is a countermeasure means in a very specific case when an abnormality occurs in one of the two excitation windings of the stepping motor, and there is a concern that an accident cannot be avoided because it is fixed at a constant low speed. There is. On the other hand, the latter has an advantage that the opening / closing operation by electronic control can be continued and the vehicle can continue traveling at an arbitrary speed. This is a countermeasure for a case where the controllable degree is extremely limited. Therefore, it is not possible to cope with any abnormality of the control unit or the failure of the actuator that makes the opening / closing operation by electronic control of the throttle valve impossible. Furthermore, for example, when a mechanical element such as an actuator bearing or a reduction gear is damaged, the throttle valve is fixed at the opening position at the time of occurrence of the damage. It is impossible to handle with things.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-213012 JP-A-6-137206

本発明は前述の問題を解決することを課題としてなされたものであって、電子式制御システムに異常や故障を生じて絞り弁を電子的に開閉動作することができなくなったとき、絞り弁を機械的に開閉動作させ車両を安全に走行させることができる手段を具えた電子制御絞り弁装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and when the electronic control system becomes abnormal or malfunctions, the throttle valve cannot be electronically opened and closed. It is an object of the present invention to provide an electronically controlled throttle valve device having means capable of opening and closing mechanically and allowing a vehicle to travel safely.

本発明はコントロールユニットとアクチュエータとを含んでおり、運転者のアクセル操作量に応じてコントロールユニットが発する指令により絞り弁を目標開度位置に開閉動作させるようにアクチュエータが作動する電子制御絞り弁装置を次のようにすることによって前述の問題点を解決させることとした。   The present invention includes a control unit and an actuator, and an electronically controlled throttle device in which the actuator is operated to open and close the throttle valve to a target opening position according to a command issued by the control unit in accordance with a driver's accelerator operation amount. The above-mentioned problems were solved by doing the following.

即ち、本発明に係る電子制御絞り弁装置はコントロールユニットが出力するアクセル操作量に応じた指令により作動するアクチュエータ、絞り弁軸上で回転自由なアクチュエータレバー、絞り弁軸に一体回転且つ軸線方向可動な絞り弁軸レバーを含み、アクチュエータの回転をアクチュエータレバー、絞り弁軸レバーを経て絞り弁軸に伝達し絞り弁を開閉可動させる電子式開閉手段と;補助アクチュエータを有し、アクチュエータレバーと絞り弁軸レバーとの連動を解除する分離機構、および絞り弁を機械的に開閉動作させる操作機構を含む切替え手段とを具えている。 そして、切替え手段はコントロールユニットおよびアクチュエータを含む電子式制御システムに異常や故障を生じたとき、補助アクチュエータを作動させることにより分離機構がアクチュエータレバーと絞り弁軸レバーとの連動を解除し、続いて操作機構が補助アクチュエータの作動量に応じて絞り弁を開閉動作させるものとした。   That is, the electronically controlled throttle valve device according to the present invention is an actuator that operates according to a command corresponding to the accelerator operation amount output from the control unit, an actuator lever that can freely rotate on the throttle valve shaft, an integral rotation on the throttle valve shaft, and an axial movement. An electronic opening / closing means for transmitting and closing the throttle valve shaft by transmitting the rotation of the actuator to the throttle valve shaft via the actuator lever and the throttle valve shaft lever; and having an auxiliary actuator, the actuator lever and the throttle valve A separation mechanism for releasing the linkage with the shaft lever and a switching means including an operation mechanism for mechanically opening and closing the throttle valve are provided. When the switching means has an abnormality or failure in the electronic control system including the control unit and the actuator, the separation mechanism releases the interlock between the actuator lever and the throttle valve shaft lever by operating the auxiliary actuator. The operation mechanism opens and closes the throttle valve according to the operation amount of the auxiliary actuator.

電子式制御システムの異常や故障として、第一にアクチュエータの制御を不能とするようなコントロールユニットの異常または故障、アクチュエータの断線や焼付きなどの故障が例示され、このような場合は絞り弁の開閉制御が不可能となる。第二にアクチュエータの軸受や減速歯車など機械要素部分の破損が例示され、このような場合は絞り弁が破損発生時の開度位置に固定され開閉不能となるので車両が暴走するおそれがある。   Examples of abnormalities and failures in the electronic control system include control unit abnormalities or failures that make the actuator uncontrollable, and failures such as disconnection or seizure of the actuator. Open / close control becomes impossible. Secondly, breakage of mechanical elements such as actuator bearings and reduction gears is exemplified. In such a case, the throttle valve is fixed at the opening position at the time of breakage and cannot be opened and closed, so that the vehicle may run away.

これらの異常や故障は周知の異常検知、故障診断、フェイルセーフ、異常発生報知の各手段を適宣に利用または応用することによって容易に知ることができる。 また、切替え手段の補助アクチュエータの作動は、前記の異常や故障の発生を検知したときコントロールユニットが指令を発することにより自動的に、または運転者が報知を受けて指令を発することにより人為的に行なわせることができる。   These abnormalities and failures can be easily known by appropriately using or applying well-known abnormality detection, failure diagnosis, fail safe, and abnormality occurrence notification means. Further, the operation of the auxiliary actuator of the switching means is performed automatically when the control unit issues a command when the occurrence of the abnormality or failure is detected, or artificially when the driver receives a command and issues the command. Can be done.

本発明に係る電子制御絞り弁装置は、電子式制御システムが正常なときはアクチュエータレバーと絞り弁軸レバーとが結合してアクチュエータにより絞り弁を電子的に開閉動作させているが、電子式制御システムに異常や故障が発生したときは補助アクチュエータを作動させることによって絞り弁軸レバーをアクチュエータレバーから分離し、続いて絞り弁軸レバーを介して絞り弁軸を回転させ絞り弁を機械的に開閉動作させるものとしており、補助アクチュエータを作動させるという単一操作で絞り弁を電子制御系から切り離して機械的に開閉動作することができる。   In the electronically controlled throttle valve device according to the present invention, when the electronic control system is normal, the actuator lever and the throttle valve shaft lever are coupled to open and close the throttle valve electronically by the actuator. When an abnormality or failure occurs in the system, the throttle valve shaft lever is separated from the actuator lever by operating the auxiliary actuator, and then the throttle valve shaft is rotated via the throttle valve shaft lever to mechanically open and close the throttle valve. The throttle valve is separated from the electronic control system and can be mechanically opened and closed by a single operation of operating the auxiliary actuator.

本発明の一つの実施の形態では、切替え手段が絞り弁軸上で回転自由であって補助アクチュエータにより回転させられる回転部材、および絞り弁軸と一体に軸線方向可動であって回転不可とされた従動部材を具えており、補助アクチュエータは先ず回転部材を回転させて従動部材と絞り弁軸レバーとを軸線方向へ移動させることによりアクチュエータレバーから絞り弁軸レバーを切り離し、次に絞り弁軸レバーを回転させて絞り弁を開閉動作させるものとしている。 また、アクチュエータレバーから絞り弁軸レバーを切り離したとき、絞り弁戻しばねが絞り弁を閉弁位置とし、次に絞り弁軸レバーが絞り弁開弁位置における位相から回転させられて絞り弁を開かせるものとされている。 更に、補助アクチュエータと回転部材、絞り弁軸レバーとの間に中間レバーを設け、中間レバーが補助アクチュエータの作動前期段階で回転部材を回転させてアクチュエータレバーから絞り弁軸レバーを切り離し、作動後期段階で絞り弁軸レバーを回転させて絞り弁を開閉動作させるものとしている。 これらにより、絞り弁の電子的な開閉動作から機械的な開閉動作への切替えを円滑に行なうことができる。   In one embodiment of the present invention, the switching means is free to rotate on the throttle valve shaft and is rotated by the auxiliary actuator, and is movable in the axial direction integrally with the throttle valve shaft and cannot be rotated. The auxiliary actuator includes a driven member. The auxiliary actuator first rotates the rotating member to move the driven member and the throttle valve shaft lever in the axial direction, thereby separating the throttle valve shaft lever from the actuator lever. The throttle valve is opened and closed by rotating. Also, when the throttle valve shaft lever is disconnected from the actuator lever, the throttle valve return spring brings the throttle valve to the closed position, and then the throttle valve shaft lever is rotated from the phase at the throttle valve open position to open the throttle valve. It is supposed to be In addition, an intermediate lever is provided between the auxiliary actuator, the rotating member, and the throttle valve shaft lever. The intermediate lever rotates the rotating member at the early stage of operation of the auxiliary actuator to separate the throttle valve shaft lever from the actuator lever, and the latter stage of operation. The throttle valve shaft lever is rotated to open and close the throttle valve. Accordingly, it is possible to smoothly switch from the electronic opening / closing operation of the throttle valve to the mechanical opening / closing operation.

本発明の別の実施の形態では、絞り弁軸レバーの回転による絞り弁の最大開度位置を全開と小開度との間で可調節としている。 これにより、車両の走行を設定した最大速度以内で安全に継続させることができる。   In another embodiment of the present invention, the maximum opening position of the throttle valve by the rotation of the throttle valve shaft lever is adjustable between the fully open position and the small opening degree. Thereby, driving | running | working of a vehicle can be safely continued within the set maximum speed.

以上のように、本発明によると絞り弁の開閉を不可能とする異常や故障が電子式制御システムに発生したとき、その発生個所を問わず補助アクチュエータを作動させるという単一の操作で絞り弁を電子制御系から切り離して機械的な開閉動作に切替え、車両を安全に走行させることができるものである。   As described above, according to the present invention, when an abnormality or failure that makes it impossible to open or close the throttle valve occurs in the electronic control system, the throttle valve can be operated by a single operation that activates the auxiliary actuator regardless of the occurrence location. Can be separated from the electronic control system and switched to a mechanical opening / closing operation to allow the vehicle to travel safely.

以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、吸気路2を横断してスロットルボディ1に回転可能に支持した絞り弁軸3の一方の端部に絞り弁レバー5が取り付けられ、ねじりコイルばねからなる絞り弁戻しばね6がこの絞り弁レバー5に係合して絞り弁4を閉じる方向の回転力を絞り弁軸3に付勢している。 また、絞り弁軸3の軸端に絞り弁位置センサ7が設けられている。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. A throttle valve lever 5 is attached to one end of a throttle valve shaft 3 that is rotatably supported by a throttle body 1 across an intake passage 2. A throttle valve return spring 6 comprising a torsion coil spring engages with the throttle valve lever 5 to urge the throttle valve shaft 3 to rotate in the direction to close the throttle valve 4. A throttle valve position sensor 7 is provided at the shaft end of the throttle valve shaft 3.

絞り弁軸3のもう一方の端部にはアクチュエータレバー14および回転部材21が回転自由に嵌装支持されているとともに、絞り弁軸レバー16がキイ結合部17により一体回転且つ軸線方向可動に嵌装されている。 また、回転部材21に向かい合わせて従動部材22が絞り弁軸レバー16に回転自由に取り付けられ、この従動部材22はスロットルボディ1に植設した回り止めピン23を挿通させて回転不可としている。   At the other end of the throttle valve shaft 3, an actuator lever 14 and a rotary member 21 are rotatably fitted and supported, and the throttle valve shaft lever 16 is fitted together by a key coupling portion 17 so as to rotate integrally and move in the axial direction. It is disguised. Further, a driven member 22 is attached to the throttle valve shaft lever 16 so as to face the rotating member 21, and the driven member 22 is made non-rotatable by inserting a detent pin 23 installed in the throttle body 1.

スロットルボディ1またはエンジン周辺の適宣個所に設けた図示しない取付台にアクチュエータ8および補助アクチュエータ25が設置されている。アクチュエータ8は直流モータであって、アクセルペダル9の踏込み量を検知するアクセル位置センサ10が検出したアクセル操作量、および絞り弁位置センサ7が検出した絞り弁位置に基いてコントロールユニット11が出力する駆動信号により、絞り弁4を目標開度位置に開閉動作させるものであり、これらはよく知られた電子式制御システムを構成している。   The actuator 8 and the auxiliary actuator 25 are installed on a mounting base (not shown) provided at an appropriate place around the throttle body 1 or the engine. The actuator 8 is a DC motor, and the control unit 11 outputs based on the accelerator operation amount detected by the accelerator position sensor 10 that detects the depression amount of the accelerator pedal 9 and the throttle valve position detected by the throttle valve position sensor 7. The throttle valve 4 is opened / closed to a target opening position by a drive signal, and these constitute a well-known electronic control system.

アクチュエータ8の回転は減速歯車12を経て原動レバー13に伝達され、原動レバー13とアクチュエータレバー14とに両端をそれぞれ回転自由に結合した長さ可調整のリンク部材15を介してアクチュエータレバー14に伝えられる。 アクチュエータレバー14と絞り弁軸レバー16とには、曲げ成形による係合突起14A,16Aが設けられている。これらは互いに隣接していて、アクチュエータ8によりアクチュエータレバー14が回転させられて突起14Aが突起16Aを押すことにより絞り弁軸レバー16を回転し絞り弁4に開き方向の動作を行なわせる。 また、絞り弁戻しばね6により絞り弁軸3と一体に絞り弁軸レバー16を回転し、絞り弁4に閉じ方向の動作を行なわせるとともに突起16Aが突起14Aを押してアクチュエータ8を初期位置に戻す。   The rotation of the actuator 8 is transmitted to the driving lever 13 through the reduction gear 12, and is transmitted to the actuator lever 14 via a link member 15 having an adjustable length in which both ends of the driving lever 13 and the actuator lever 14 are freely coupled to each other. It is done. The actuator lever 14 and the throttle valve shaft lever 16 are provided with engaging protrusions 14A and 16A formed by bending. These are adjacent to each other, and when the actuator lever 14 is rotated by the actuator 8 and the projection 14A pushes the projection 16A, the throttle valve shaft lever 16 is rotated and the throttle valve 4 is operated in the opening direction. Further, the throttle valve shaft lever 16 is rotated integrally with the throttle valve shaft 3 by the throttle valve return spring 6 to cause the throttle valve 4 to operate in the closing direction, and the projection 16A pushes the projection 14A to return the actuator 8 to the initial position. .

以上により絞り弁4の電子的な開閉動作が行なわれるものであり、アクチュエータ8、コントロールユニット11、アクチュエータレバー14および絞り弁軸レバー16は電子式開閉手段Aを構成している。   The electronic valve opening / closing operation of the throttle valve 4 is performed as described above, and the actuator 8, the control unit 11, the actuator lever 14, and the throttle valve shaft lever 16 constitute an electronic opening / closing means A.

次に、回転部材21と従動部材22とは絞り弁軸3を中心とする円上に山型のカム21A,22Aを互いに向かい合わせて有しており、これらのカム21A,22Aは互いに重なり合っている。また、絞り弁軸レバー16には突起16Aを突起14Aに隣接して重ね合わせる方向に働く押ばね24が作用させてある。   Next, the rotating member 21 and the driven member 22 have mountain-shaped cams 21A and 22A facing each other on a circle centering on the throttle valve shaft 3, and these cams 21A and 22A overlap each other. Yes. Further, the throttle valve shaft lever 16 is provided with a pressing spring 24 that acts in the direction of overlapping the protrusion 16A adjacent to the protrusion 14A.

補助アクチュエータ25は流体圧シリンダであって、ピストン27から延びるピストンロッド28の先端はスロットルボディ1に突設した支軸31に回転自由に嵌装した中間レバー32に補助ツド33を介して結合されている。シリンダブロック26内部のピストンロッド28側にはピストンばね29が作用させてあり、反対側のシリンダ室30には作動流体の給排路34が接続されている。 給排路34は作動流体給排手段である方向切換弁35によって圧力源36およびドレーン37のいずれかと接続され、シリンダ室30に圧力源36の作動流体を送入することによってピストン27がピストンロッド28を押し出す方向へ移動し、作動流体を排出することによってピストン27がピストンロッド28を引き込む方向へ移動する。 これにより、中間レバー32は或る角度範囲内で往復回転することとなる。   The auxiliary actuator 25 is a fluid pressure cylinder, and the tip of a piston rod 28 extending from the piston 27 is coupled to an intermediate lever 32 rotatably fitted to a support shaft 31 projecting from the throttle body 1 via an auxiliary stub 33. ing. A piston spring 29 is caused to act on the piston rod 28 side in the cylinder block 26, and a working fluid supply / discharge passage 34 is connected to the cylinder chamber 30 on the opposite side. The supply / discharge passage 34 is connected to either the pressure source 36 or the drain 37 by a direction switching valve 35 which is a working fluid supply / discharge means, and the piston 27 is connected to the piston rod by feeding the working fluid of the pressure source 36 into the cylinder chamber 30. The piston 27 moves in the direction of pushing out the piston rod 28 by discharging the working fluid. As a result, the intermediate lever 32 reciprocates within a certain angle range.

中間レバー32と回転部材21とはこれらに両端をそれぞれ回転自由に結合したリンク部材38によって結合されており、また中間レバー32は絞り弁軸レバー16に向かい合わせてねじ杆からなり突出長可調整の押し部材39を具えている。   The intermediate lever 32 and the rotating member 21 are coupled to each other by a link member 38 having both ends rotatably coupled thereto, and the intermediate lever 32 is formed of a screw rod facing the throttle valve shaft lever 16 to adjust the protrusion length. The pushing member 39 is provided.

前述の補助アクチュエータ25、中間レバー32、リンク部材38、回転部材21、従動部材22はアクチュエータレバー14と絞り弁軸レバー16との連動を解除する分離機構B1を構成している。 また、補助アクチュエータ25、中間レバー32、押し部材39、絞り弁軸レバー16は絞り弁4を機械的に開閉動作させる操作機構B2を構成し、これらの分離機構B1、操作機構B2は絞り弁4を電子的な開閉動作から機械的な開閉動作に切替える切替え手段Bを構成する。   The auxiliary actuator 25, the intermediate lever 32, the link member 38, the rotating member 21, and the driven member 22 described above constitute a separating mechanism B1 that releases the interlocking between the actuator lever 14 and the throttle valve shaft lever 16. The auxiliary actuator 25, the intermediate lever 32, the push member 39, and the throttle valve shaft lever 16 constitute an operation mechanism B2 that mechanically opens and closes the throttle valve 4, and the separation mechanism B1 and the operation mechanism B2 are the throttle valve 4 respectively. The switching means B is configured to switch from the electronic opening / closing operation to the mechanical opening / closing operation.

このような構成とした本実施の形態は、電子式制御システムが正常なときはコントロールユニット11が出力する駆動信号により駆動されるアクチュエータ8の回転を減速歯車12、原動レバー13、リンク部材15を経てアクチュエータレバー14に伝達し、絞り弁軸レバー16をアクチュエータレバー14で押して絞り弁4に開き方向の動作を行なわせ、また絞り弁戻しばね6により絞り弁4に閉じ方向の動作を行なわせるとともに絞り弁軸レバー16がアクチュエータレバー14を押してアクチュエータ8を初期位置に戻す。   In this embodiment having such a configuration, when the electronic control system is normal, the rotation of the actuator 8 driven by the drive signal output from the control unit 11 is made to reduce the reduction gear 12, the driving lever 13, and the link member 15. Then, it is transmitted to the actuator lever 14 and the throttle valve shaft lever 16 is pushed by the actuator lever 14 to cause the throttle valve 4 to operate in the opening direction, and the throttle valve return spring 6 causes the throttle valve 4 to operate in the closing direction. The throttle valve shaft lever 16 pushes the actuator lever 14 to return the actuator 8 to the initial position.

図2は絞り弁4が全閉位置、即ちアイドル開度位置のときの状態を示し、図3は絞り弁4が全開位置のときの状態を示しており、アクチュエータレバー14と絞り弁軸レバー16とは一体回転し、回転部材21は停止している。   2 shows the state when the throttle valve 4 is in the fully closed position, that is, the idle opening position, and FIG. 3 shows the state when the throttle valve 4 is in the fully open position. The actuator lever 14 and the throttle valve shaft lever 16 are shown. And the rotating member 21 are stopped.

電子式制御システムに異常または故障が生じて絞り弁4が開閉制御不能となったり一定開度位置に固定されたとき、これらをコントロールユニット11が検知して機械的な開閉動作に切替える。この切替えは自動的に行なわれるか、または異常発生の報知を受けた運転者の手動で行なわれるものであり、補助アクチュエータ25を作動させるという単一操作で切替えおよびその後の絞り弁4の開閉動作が行なわれる。   When an abnormality or failure occurs in the electronic control system and the throttle valve 4 becomes uncontrollable or fixed at a certain opening position, the control unit 11 detects them and switches to a mechanical opening / closing operation. This switching is automatically performed or manually performed by the driver who has been notified of the occurrence of an abnormality, and is switched by a single operation of operating the auxiliary actuator 25 and then the opening / closing operation of the throttle valve 4. Is done.

即ち、方向切換弁35を操作して圧力源36の作動流体をシリンダ室30に導入することにより、ピストン27がピストンロッド28、補助ロッド33を介して中間レバー32を回転させ、中間レバー32がリンク部材38を介して回転部材21を回転させる。 これにより、カム21Aがカム22Aを押して押ばね24を圧縮しながら従動部材22を絞り弁軸3の軸線方向へ移動させ、これと一体に移動する絞り弁軸レバー16の突起16Aとアクチュエータレバー14の突起14Aとの係合が外れ、絞り弁軸レバー16がアクチュエータレバー14から切り離される。   That is, by operating the direction switching valve 35 to introduce the working fluid of the pressure source 36 into the cylinder chamber 30, the piston 27 rotates the intermediate lever 32 via the piston rod 28 and the auxiliary rod 33, and the intermediate lever 32 The rotating member 21 is rotated via the link member 38. Accordingly, the cam 21A pushes the cam 22A and compresses the push spring 24 to move the driven member 22 in the axial direction of the throttle valve shaft 3, and the protrusion 16A of the throttle valve shaft lever 16 and the actuator lever 14 that move integrally therewith. The engagement with the projection 14A is released, and the throttle valve shaft lever 16 is disconnected from the actuator lever 14.

このとき、絞り弁軸レバー16がどの位相であっても絞り弁戻しばね6によって絞り弁4は全閉位置に戻される。 一方、補助アクチュエータ25のピストン27はストロークの途中であり、作動流体をシリンダ室30に継続して送入することにより、中間レバー32が更に回転して押し部材39が絞り弁軸レバー16の突起16Aを押し、絞り弁4を開き方向に動作させる。 本実施の形態ではピストン27が最大限にストロークしたとき絞り弁4が小開度に開かれ、車両を低速度で走行させるようにしており、回転部材21がピストン27の絞り弁4開きはじめから開き終わりまで回転させられる間、絞り弁軸レバー16がアクチュエータレバー14から切り離されているようにカム21A,22Aが作られている。   At this time, the throttle valve 4 is returned to the fully closed position by the throttle valve return spring 6 regardless of the phase of the throttle valve shaft lever 16. On the other hand, the piston 27 of the auxiliary actuator 25 is in the middle of a stroke, and by continuously feeding the working fluid into the cylinder chamber 30, the intermediate lever 32 further rotates and the push member 39 protrudes from the throttle valve shaft lever 16. 16A is pushed and the throttle valve 4 is operated in the opening direction. In the present embodiment, the throttle valve 4 is opened to a small opening when the piston 27 is stroked to the maximum, and the vehicle is driven at a low speed, so that the rotating member 21 starts to open the throttle valve 4 of the piston 27. The cams 21 </ b> A and 22 </ b> A are formed so that the throttle valve shaft lever 16 is disconnected from the actuator lever 14 while being rotated to the end of opening.

図4は絞り弁軸レバー16がアクチュエータレバー14から切り離されたときの状態を示しており、その状態で絞り弁4が全閉位置のときおよび設定最大開度位置のときは図5および図6にそれぞれ示されている。 方向切換弁35を操作してシリンダ室30からの作動流体の排出量、或いは作動流体のシリンダ室30にへの送入量を調節することにより、絞り弁4を図5と図6との間で任意の開度とし、車両を任意の低速度で走行させることができる。   FIG. 4 shows a state when the throttle valve shaft lever 16 is disconnected from the actuator lever 14. In this state, when the throttle valve 4 is at the fully closed position and at the set maximum opening position, FIG. 5 and FIG. Respectively. By operating the direction switching valve 35 to adjust the discharge amount of the working fluid from the cylinder chamber 30 or the feed amount of the working fluid into the cylinder chamber 30, the throttle valve 4 is moved between FIG. 5 and FIG. 6. With an arbitrary opening, the vehicle can be driven at an arbitrary low speed.

図7はアクチュエータレバー14と絞り弁軸レバー16との連動を解除する分離機構B1の異なる実施の形態を示し、回転部材21にローラまたはボールからなる回転自由なころがり部材21Bを設置し、従動部材22に設けたカム22Bをころがり部材21Bに接触させて回転部材21の回転に伴いころがり部材21Bがカム22Bを押して従動部材22と絞り弁軸レバー16とを絞り弁軸3の軸線方向へ移動させ、突起14A,16Aを切り離すようにしたものである。   FIG. 7 shows a different embodiment of the separation mechanism B1 for releasing the interlocking between the actuator lever 14 and the throttle valve shaft lever 16, and a rotating member 21B made of a roller or a ball is provided on the rotating member 21, and a driven member is provided. 22 is brought into contact with the rolling member 21B, and as the rotating member 21 rotates, the rolling member 21B pushes the cam 22B to move the driven member 22 and the throttle valve shaft lever 16 in the axial direction of the throttle valve shaft 3. The protrusions 14A and 16A are separated.

この実施の形態によると、回転部材21を回転させたとき小さい摩擦抵抗で従動部材22を押して移動させることができる、という利点がある。 尚、ころがり部材21Bを従動部材22に設置し、カムを回転部材21に設けても同じである。   According to this embodiment, there is an advantage that when the rotating member 21 is rotated, the driven member 22 can be pushed and moved with a small frictional resistance. The same applies when the rolling member 21B is installed on the driven member 22 and the cam is installed on the rotating member 21.

図1乃至図6で説明した実施の形態において流体圧シリンダとした補助アクチュエータ25を作動する作動流体の圧力源35として、車両ブレーキ用圧力空気、エンジン潤滑油、別途に準備したポンプで発生させた圧力空気または圧力油が例示され、これらのいずれかを使用する。   As the working fluid pressure source 35 for operating the auxiliary actuator 25, which is a fluid pressure cylinder in the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6, the pressure is generated by vehicle brake pressure air, engine lubricating oil, and a separately prepared pump. Pressure air or pressure oil is exemplified and either of these is used.

ここで、本発明では補助アクチュエータとして流体圧シリンダに限らず電動モータを使用することができる。即ち、電動モータとしてリニアモータを使用した場合は、その可動子をピストンロッド28に代えるかまたは可動子をピストンロッド28と結合する。 電動モータとして正逆回転可能な回転モータを使用した場合は、図8(A)に示すように回転モータである補助アクチュエータ41の出力軸42をシリンダブロック46に螺装したねじ杆43にスプライン結合などにより一体回転可能に結合し、ねじ杆43の先端をピストン47に接触させて回転モータの正転時にピストン48が中間レバー32を経てアクチュエータレバー14と絞り弁軸レバー16との切り離しおよび絞り弁4の開き動作を行なわせ、逆転時にピストンばね49が絞り弁4の閉じ動作を行なわせるものとする。 或いは、図8(B)に示すように出力軸42にカム44を固着してピストン47に接触させ、回転モータである補助アクチュエータ41の正転時にカム44がピストン47を押してアクチュエータレバー14と絞り弁軸レバー16との切り離しおよび絞り弁4の開き動作を行なわせ、逆転時にピストンばね49が絞り弁4の閉じ動作を行なわせるものとする。   In the present invention, the auxiliary actuator is not limited to the fluid pressure cylinder, and an electric motor can be used. That is, when a linear motor is used as the electric motor, the movable element is replaced with the piston rod 28 or the movable element is coupled to the piston rod 28. When a rotary motor capable of forward / reverse rotation is used as the electric motor, the output shaft 42 of the auxiliary actuator 41, which is a rotary motor, is splined to a screw rod 43 that is screwed into a cylinder block 46 as shown in FIG. And the like, and the tip of the screw rod 43 is brought into contact with the piston 47 so that the piston 48 is separated from the actuator lever 14 and the throttle valve shaft lever 16 through the intermediate lever 32 and the throttle valve when the rotary motor rotates forward. 4 is opened, and the piston spring 49 closes the throttle valve 4 during reverse rotation. Alternatively, as shown in FIG. 8B, the cam 44 is fixed to the output shaft 42 and brought into contact with the piston 47, and the cam 44 pushes the piston 47 during the forward rotation of the auxiliary actuator 41, which is a rotary motor, so It is assumed that the valve shaft lever 16 is disconnected and the throttle valve 4 is opened, and the piston spring 49 causes the throttle valve 4 to be closed during reverse rotation.

或いはまた、前述のような補助アクチュエータ25,41を用いることなく、運転者が中間レバー32、リンク部材38、回転部材21のいずれかを手動で操作することによってもアクチュエータレバー14と絞り弁軸レバー16との切り離しおよび絞り弁4の開閉を行なわせることができる。 この場合、前記各部材を運転席で操作容易な場所に露出させるか、またはこれらに運転席で手に持つことができるレバーやハンドルを設けることが、手動操作を容易に行なわせるうえで有利である。   Alternatively, the actuator lever 14 and the throttle valve shaft lever can also be operated by the driver manually operating any one of the intermediate lever 32, the link member 38, and the rotating member 21 without using the auxiliary actuators 25 and 41 as described above. 16 and the throttle valve 4 can be opened and closed. In this case, it is advantageous for facilitating manual operation to expose each member to a place where it can be easily operated in the driver's seat, or to provide a lever or handle that can be held in the hand in the driver's seat. is there.

尚、本実施の形態では絞り弁4の機械的な開閉動作を小開度内で行なわせるものとしたが、カム21A,22A,22Bの形状や補助アクチュエータ25,41の最大ストロークまたは最大回転数を適宣に設定することにより最大開弁位置を任意に設定することができ、例えば閉弁位置と全開位置との間で任意に開閉動作を行なわせることができる。 また、補助アクチュエータ25,41によって絞り弁4の開閉を行なう場合、運転者の手動操作で方向切換弁35による流体圧シリンダへの作動流体の供給・排出を制御し、または電動モータの正方向または逆方向のストロークや回転数を制御することにによって任意の開度、即ち車両を任意の走行速度とすることができる。 或いは、運転者のアクセルペダル9の踏込み量を検出したアクセル位置センサ10の信号に応じて補助アクチュエータ25,41を作動させることによっても絞り弁4を任意の開度とすることができる。   In the present embodiment, the mechanical opening / closing operation of the throttle valve 4 is performed within a small opening, but the shape of the cams 21A, 22A, 22B, the maximum stroke or the maximum rotation speed of the auxiliary actuators 25, 41 are used. Can be arbitrarily set, and for example, an opening / closing operation can be arbitrarily performed between the valve closing position and the fully opened position. Further, when the throttle valve 4 is opened and closed by the auxiliary actuators 25 and 41, the supply / discharge of the working fluid to and from the fluid pressure cylinder by the direction switching valve 35 is controlled by the driver's manual operation, or the forward direction of the electric motor or By controlling the reverse stroke and the number of rotations, an arbitrary opening, that is, the vehicle can be set to an arbitrary traveling speed. Alternatively, the throttle valve 4 can be set to an arbitrary opening degree by operating the auxiliary actuators 25 and 41 according to the signal of the accelerator position sensor 10 that detects the depression amount of the accelerator pedal 9 of the driver.

本発明の実施の形態を示す電子制御が行なわれているときの縦断面図。The longitudinal cross-sectional view when the electronic control which shows embodiment of this invention is performed. 絞り弁全閉位置における図1の各レバーの位置関係を説明する図。The figure explaining the positional relationship of each lever of FIG. 1 in a throttle valve fully closed position. 絞り弁全開位置における図1の各レバーの位置関係を説明する図。The figure explaining the positional relationship of each lever of FIG. 1 in a throttle valve full open position. 図1の実施の形態において絞り弁が機械的に開閉動作されているときの縦断面部分図。FIG. 2 is a longitudinal sectional partial view when the throttle valve is mechanically opened and closed in the embodiment of FIG. 1. 絞り弁全閉位置における図4の各レバーの位置関係を説明する図。The figure explaining the positional relationship of each lever of FIG. 4 in a throttle valve fully closed position. 絞り弁設定最大開度位置における図4の各レバーの位置関係を説明する図。The figure explaining the positional relationship of each lever of FIG. 4 in the throttle valve setting maximum opening position. 分離機構の異なる実施の形態を示す正面部分図。The front fragmentary figure which shows embodiment from which a separation mechanism differs. 補助アクチュエータの異なる実施の形態を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows different embodiment of an auxiliary actuator.

符号の説明Explanation of symbols

3 絞り弁軸、 4 絞り弁、 8 アクチュエータ、 9 アクセルペダル、 10 アクセル位置センサ、 11 コントロールユニット、 14 アクチュエータレバー、 16 絞り弁軸レバー、 21 回転部材、 22 従動部材、 25,41 補助アクチュエータ、 A 電子式開閉手段、 B 切替え手段、 B1 分離機構、 B2 操作機構
3 throttle valve shaft, 4 throttle valve, 8 actuator, 9 accelerator pedal, 10 accelerator position sensor, 11 control unit, 14 actuator lever, 16 throttle valve shaft lever, 21 rotating member, 22 driven member, 25, 41 auxiliary actuator, A Electronic switching means, B switching means, B1 separation mechanism, B2 operation mechanism

Claims (5)

コントロールユニットが出力するアクセル操作量に応じた指令により作動するアクチュエータ、絞り弁軸上で回転自由なアクチュエータレバー、前記絞り弁軸に一体回転且つ軸線方向可動な絞り弁軸レバーを含み、前記アクチュエータの回転を前記アクチュエータレバー、絞り弁軸レバーを経て前記絞り弁軸に伝達し絞り弁を開閉可動させる電子式開閉手段と、
補助アクチュエータを有し、前記アクチュエータレバーと絞り弁軸レバーとの連動を解除する分離機構、および前記絞り弁を機械的に開閉動作させる操作機構を含むとともに前記絞り弁軸上で回転自由な回転部材、および前記絞り弁軸レバーと一体に軸線方向可動であって回転不可とされた従動部材を具えており、前記補助アクチュエータは先ず前記回転部材を回転させて前記従動部材と絞り弁軸レバーとを軸線方向へ移動させることにより前記アクチュエータレバーから絞り弁軸レバーを切り離し、次に前記絞り弁軸レバーを回転させて前記絞り弁を開閉動作させる切替え手段と、
を具え、前記切替え手段は前記コントロールユニットおよびアクチュエータを含む電子式制御システムに異常や故障を生じたとき、前記補助アクチュエータを作動させることにより前記分離機構が前記アクチュエータレバーと絞り弁軸レバーとの連動を解除し、続いて前記操作機構が前記補助アクチュエータの作動量に応じて前記絞り弁を開閉動作させる、
ものとしたことを特徴とする電子制御絞り弁装置。
An actuator that operates according to a command corresponding to the accelerator operation amount output by the control unit, an actuator lever that can freely rotate on the throttle valve shaft, and a throttle valve shaft lever that rotates integrally with the throttle valve shaft and is movable in the axial direction. Electronic opening / closing means for transmitting rotation to the throttle valve shaft via the actuator lever and throttle valve shaft lever to move the throttle valve open and close;
A rotating member that has an auxiliary actuator and includes a separation mechanism that releases the interlocking between the actuator lever and the throttle valve shaft lever, and an operation mechanism that mechanically opens and closes the throttle valve, and is rotatable on the throttle valve shaft And a driven member that is axially movable and non-rotatable integrally with the throttle valve shaft lever, and the auxiliary actuator first rotates the rotating member to connect the driven member and the throttle valve shaft lever. Switching means for separating the throttle valve shaft lever from the actuator lever by moving in the axial direction, and then rotating the throttle valve shaft lever to open and close the throttle valve ;
The switching means operates the auxiliary actuator when an abnormality or failure occurs in the electronic control system including the control unit and the actuator, whereby the separation mechanism links the actuator lever and the throttle valve shaft lever. And then the operation mechanism opens and closes the throttle valve according to the operation amount of the auxiliary actuator.
An electronically controlled throttle valve device characterized by that.
前記アクチュエータレバーから絞り弁軸レバーを切り離したとき、絞り弁戻しばねが前記絞り弁を閉弁位置とし、次に前記絞り弁軸レバーが絞り弁閉弁位置における位相から回転させられて前記絞り弁を開かせるものとされている請求項1に記載した電子制御絞り弁装置。When the throttle valve shaft lever is disconnected from the actuator lever, the throttle valve return spring brings the throttle valve to the closed position, and then the throttle valve shaft lever is rotated from the phase at the throttle valve closed position to The electronically controlled throttle valve device according to claim 1, wherein the electronically controlled throttle valve device is opened. 前記補助アクチュエータと回転部材、絞り弁軸レバーとの間に中間レバーが設けられ、前記中間レバーは前記補助アクチュエータの作動前期段階で前記回転部材を回転させて前記アクチュエータレバーから絞り弁軸レバーを切り離し、作動後期段階で前記絞り弁軸レバーを回転させて絞り弁を開閉動作させるものとされている請求項1または2に記載した電子制御絞り弁装置。An intermediate lever is provided between the auxiliary actuator, the rotating member, and the throttle valve shaft lever, and the intermediate lever rotates the rotating member in the first stage of operation of the auxiliary actuator to separate the throttle valve shaft lever from the actuator lever. The electronically controlled throttle valve device according to claim 1 or 2, wherein the throttle valve shaft lever is rotated at a later stage of operation to open and close the throttle valve. 前記絞り弁軸レバーの回転による前記絞り弁の機械的な開閉動作の最大開弁位置が全開と小開度との間で任意に設定されたものである請求項1,2または3に記載した電子制御絞り弁装置。The maximum opening position of the mechanical opening / closing operation of the throttle valve by the rotation of the throttle valve shaft lever is arbitrarily set between a full opening and a small opening degree. Electronically controlled throttle device. 前記分離機構が前記アクチュエータレバーと絞り弁軸レバーとの連動を解除し、続いて前記操作機構が前記絞り弁を開閉動作させることを、前記補助アクチュエータに代えて手動操作で行なうものとされている請求項1,2,3または4に記載した電子制御絞り弁装置。
The separation mechanism releases the interlock between the actuator lever and the throttle valve shaft lever, and the operation mechanism subsequently opens and closes the throttle valve by manual operation instead of the auxiliary actuator. The electronically controlled throttle valve device according to claim 1, 2, 3, or 4.
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